第6课 创新思维与系统思维
• 科学技术的本性和生命力在于继承基础上的创新。
• 科学技术研究方法有三类：
• 适用于某些学科的特殊研究方法，如光谱分析方
法、化学催化方法等；
• 适用于各门自然科学技术的一般研究方法，如科
学实验方法、数学方法、系统方法等；
• 适用于自然科学、社会科学、思维科学的普遍研
究方法，如哲学方法、分析方法、归纳方法等。
• 自然辩证法的科学技术方法论主要研究第二类方
法。
• 科学技术方法论是关于自然科学技
术研究中常用的一般方法的理论体
系。
• 一、科学抽象与归纳、演绎
• 二、批判思维方法与创新思维方法
• 三、数学方法与系统思维方法
一、科学抽象与归纳、演绎
• 1、科学抽象
• 科学抽象是在科学研究过程中运用理性思
维，排除研究对象的非本质的、表面的、
偶然的因素，抽取其本质的、内在的、必
然的东西，以达到对研究对象的本质和规
律性认识的一种理性思维方法。
• 科学抽象是对科学事实的抽象，而科学事
实是通过科学观察、实验和调查等实践活
动获得的。所以，科学抽象必须以科学实
践为基础。
•科学抽象的形式——
（1）科学符号：被研究和认识的某种客观事
物的替代物。它具有物质性、可感知性。
（2）科学概念：反映事物本质属性的思维形
式，是理性思维的三种基本形式之一。
（3）思想模型：通过科学抽象建立起来的关
于事物原型的思想客体。
（4）理想实验：经过科学抽象，把实验条件
抽象到理想化程度，在思维中模仿真实实验
的结构和形式，借助于科学想象和逻辑推理
而进行的实验。
2、归纳与演绎
归纳是从个别事实中概括出一般性结论
的思维方法，是一种由个别性前提过渡到一
般性结论的推理形式。包括完全归纳法和不
完全归纳法。
S2 ------ p
S1 ------ p
S3 ----- p
S4 ------ p
S ------- p
S1 ------ p
S2 ------ p
------
S ------- p
完全归
纳
不完全归纳
演绎是从一般原理走向个别结论的思维方法，
是由一般性原则推导出个别结论的推理形式。它
由前提、逻辑规则和结论三部分构成。
这两种方法不可分割，二者互为前提、
互相补充，综合应用。
S ------- p
M ------ S
M -------- p
大前提
小前提
结论
• 归纳与演绎的关系——
• 归纳是演绎的基础；
• 演绎是归纳的指导；
• 二者在一定条件下可相互转化。
• 要建立归纳和演绎相统一的思维模
式。
二、批判思维方法与创新思维方法
• 1、批判思维方法
• 批判思维方法是以批判性思考或反思的方式
质疑和评估思考过程和结果的思维方法。
• ——质疑别人陈述和观点的准确性，追问这
些陈述和观点背后隐藏的含义，扩展探索性
问题的深度和广度等。
• 其特征是努力认识到许多固有的观念都可能
有错，需要对思考过程和研究结论做出实验、
逻辑的检验，在做出判断、形成观点时，识
别和避免思维中常见的谬误。
• 2、科学技术创造
• 科技创造是运用科技知识和技能，改变、控制和
调节客体，创造出前所未有的产品的活动，是科
学技术研究中的创造性活动。
• 科技创造分为科学发现和技术发明。
• 科学发现：把被掩盖的东西揭示出来，即把已经
存在但不为人知的事物找出来，或把客观存在的
规律加以阐明。
• 技术发明：创制或造出过去不曾存在的东西，即
创造出世上本没有的器物、技术、方法等。
• 科技创造的基本过程：
• （1）准备阶段：问题的提出
• （2）酝酿阶段：问题的求解
• （3）显智阶段：问题的突破
• （4）检验阶段：问题成果的证明和检验
• 科学研究的一般程序：
• 确定科研课题；获取科学事实；进行思
维加工；科学实践检验论证；建立理论
体系。
• 3、创造性思维
• 创造性思维与常规性思维
• 1943年，德国的韦特海姆发表《创造性思维》。
• 创造性思维是研究者在原有的知识和经验基础
上，运用与探索对象及探索过程相匹配的、独
特的科学思维方法把握对象的本质和规律，从
而获得新思想、新观点、新理论、新方法的思
维活动，是能够提出创见的思维。
• 创造性思维不是一种独立的思维形式或方法，
它具有组合各种思维方法、灵活调用各种思维
方法的特性。
• 创造性思维的基本特征：
• 思维方向的求异性，
• 思维结构的灵活性，
• 思维进程的飞跃性，
• 思维表达的新颖性，
• 思维效果的整体性。
• 创造性思维没有固定的程序或模式？
• 费耶阿本德：怎样都行！
创造性思维的机制问题
• 人脑不仅具有感官所提供的各种信息、实践经验
的背景知识、判断能力，而且在生理结构上的机
制表现出它要对众多信息进行加工，同时人的分
析能力是无限的，这便成为创造性思维的基础。
• 人的思维是由许多较小、较细、较复杂的思想元
素组合而成的，人脑具有将这些思想元素加以整
理和重新组合编排的功能，创造性思维的机制就
是这些元素重新组合的过程。
• 需要弄清人脑对信息是如何存储的，即记忆、语
词信息的承担，意象以及逻辑联系的过程等。
• 思维是人脑的机能。
• 人脑右半部分的功能主要是以形象思维的形式产
生创造性的设想等；而人脑左半部分的功能主要
是以抽象思维的形式进行分析、论证等。
• 在创造性思维活动中，人脑左右两个部分既各司
其职，又协同工作，产生设想和分析论证两个过
程相互联系、交叉进行，使创造设想很快得以完
善，产生创造性的思维成果。
• 人脑机能的充分发挥，是创造性思维发挥的生理
基础。
• 创造性思维的心理机制主要是指显意识和潜意
识在创造性思维活动中的协同作用问题。
• 显意识是人自觉意识到并能加以控制的意识活
动，包括知觉、感觉、判断、推理、情感、意
志等。
• 潜意识是人意识不到、不能自觉控制的心理活
动。
• 显意识和潜意识是人脑对客观事物反映的不同
层次。
• 创造性思维的发挥是以显意识和潜意识的协同
作用为心理基础的。
• 记忆是创造性思维的前提和基础。
• 记忆包括感觉记忆、短期记忆和长期记
忆。
• 在记忆中有两种机制与科技发现、发明
的创造性思维过程有密切联系。
• 一种是存入编码的机制，另一种是选择
提取的机制。人依赖于记忆的语义网络
结构来调用信息。
• 记忆力是想象力、思维力和创造力的基
础，而想象力又是思维力和创造力的基
础。
• 意象是创造性思维的元素。思维需要意
象，意象包含着思维。
• 意象不同于知觉，意象是暂时的、不稳
定的，而且所展示的信息是有限的。
• 意象有直接记忆意象和创建意象。
• 意象可以增强记忆，在识别中发挥作用，
有助于解决问题。
• 语言是创造性思维的一个重要的符号元
素。
• 创造性思维是逻辑方法与非逻辑方法的整合、发散
思维与收敛思维的整合、抽象思维与形象思维的整
合、理性直觉与理性自觉的整合。
• 一个足以完成科学创造过程的创造性思维，必定是
逻辑方法与非逻辑方法的辩证统一和综合应用。
• 逻辑方法与非逻辑方法是创造性思维得以发挥的两
个翅膀、相互补充、相互协同。
• 创造性思维是逻辑联系与心理过程的统一。
• 逻辑型创造性思维：逆向思维、置换变换思维、离
散思维、类比、移植等。
• 非逻辑型创造性思维：发散思维、收敛思维、想象、
联想、隐喻、直觉、灵感、顿悟、集体智慧法（头
脑风暴法）、希望点列举法等。
• 发散思维是指从一个目标出发，思维向不同的方向
发散，沿着各种不同的途径去思考，探求多种答案
的思维方法，它具有流畅性、灵活性、独特性等特
征，又称“求异思维”、“放射思维”。
• 收敛思维是指尽可能利用已有的知识和经验，思维
始终集中于同一个方向，探求一个正确答案的思维
方法，它具有简明化、条理化、逻辑化、规律化特
性，又称“求同思维”、“聚合思维”。
• 两者要有机结合：相辅相成、相互配合。
• 要在发散思维与收敛思维之间保持思维的张力。
• 只发散不收敛，则劳而无功；只收敛不发散，则难
有创造。
• 4、类比与移植、交叉和跨学科研究方法
• 类比推理是根据两类对象之间在某些方面（属性）
的类似或同一，推断它们在其他方面（属性）也
可能类似或同一的逻辑思维方法。
• 类比推理在科研中具有启发思路、提供线索、举
一反三、触类旁通的作用。
• 类比推理是提出科学假说的重要途径，是设计实
验的逻辑基础。
• 类比推理具有一定的局限性，应扩大类比的范围，
增强已知属性与未知属性之间的相关性，提高其
可靠性。
• 类比的逻辑推理形式：
• A对象具有属性：a，b，c，d
• B对象具有属性：a’，b’，c’
• 所以，B对象也可能有属性d’
• 移植方法是汲取和借用一个研究领域或一个
研究对象的理论成果和科学方法，运用于其
他研究领域或对象（特别是新领域和新学科）
的一种思维方法。
• 它包括概念的移植、对象的移植、方法或技
术的移植等。
• 学科交叉方法：两个以上的学科之间在面对
同一研究对象时，从不同学科的角度进行对
比研究的方法。
• 学科交叉的意义：发现单一学科发现不了的
性质、属性、方面等，对事物进行多样性认
识。
• 跨学科的方法：通过多学科的协作共同解决
同一问题的方法。它从研究对象或问题出发，
撇开学科壁垒，在更上一级实现综合。
• 较为重大的科学研究、工程技术研究以及社
会科学研究的问题常常需要跨学科的研究。
如纳米技术、转基因的研究。
• 5、形象思维
• 形象思维是在感性认识的基础上，通过
意象进行联想和想象，以揭示对象的本
质和规律的一种思维方法。
• 逻辑思维的“细胞”是概念，而形象思
维的“细胞”则是意象。
• 意象是对同类事物形象的一般特征的反
映。
• 形象思维的一般思维过程：运用意象进
行联想和想象。
• 逻辑思维的一般思维过程：运用概念进
行判断和推理。
• 爱因斯坦：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，
而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知
识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在
因素。”
• 物理学家玻尔：科学家要有“疯狂的想象力”。
• 希尔伯特：数学家比诗人更需要想象力，他曾对人谈到
自己的一个学生因为想象力差而改行当诗人去。
• 加拿大学者邦格：“创造性想象富于形象，它能够创造
概念和概念体系，这些概念在感觉上没有和它相应的东
西，但是在现实中是有某种东西和它对应的，因此它孕
育着新奇的思想。”
• 美国科学家布罗诺夫斯基：“想象就是人脑中形象的操
作，文学、艺术的操作以及理性的操作都属于这种想象
”，“想象是构成形象并使它们以新的排列移入人脑的
能力”。
• 6、直觉思维
• 直觉是指不受某种固定的逻辑规则约束而直接领悟
研究对象某种特性或要害的思维过程，这种领悟以
研究主体长期的经验积累为基础。
• 它具有直接性、迅捷性、或然性等特性。
• 科学研究中，对机遇能迅速捕捉，并能对其蕴涵的
科学价值做出准确的判断，是科学直觉能力的重要
表现。
• 科学直觉有时还伴随着灵感、顿悟的特殊心理体验
和心理过程。
• 灵感是指研究主体对所要研究的问题百思不解时，有时
通过意识的积淀而孕育，通过某种触媒诱发而突然贯通，
瞬间迸发出破解问题的思想闪光或认识的思维过程。它
是突然出现的、瞬息即逝的短暂思维过程。
• 顿悟是指当思考某个问题长期得不到解决时，在某种时
刻突然茅塞顿开、豁然开朗，使问题得到解决的思维过
程。
• 从发生看，它们是一种突发性的创造活动；从过程看，
它们是一种飞跃性的创造活动；从成果看，它们是一种
突破性的创造活动。
• 它们的突然性只是形式上的；实际上，它们是大脑长时
间准备，思维特别紧张，注意力高度集中所产生的一种
必然结果。
• 科技史上的许多重大科学难题往往就是在直觉和灵感的
顿悟中奇迹般地得到解决。如凯库勒发现苯环的结构。
三、数学方法与系统思维方法
• 1、数学方法
• 数学方法是关注事物的形式和抽象结构的思维方
法，它通过抽象的方式表达事物的空间关系和数
量关系。
• 恩格斯：“数学：辩证的辅助手段和表达方式。
”
• 数学模型是指用形式化的数学语言对研究对象的
本质特征或基本过程进行数量或空间形式方面的
描述的数学表达式。如数学方程（组）、图、表
格等。
• 数学模型方法是通过建立和研究对象的数学模型
来揭示对象的本质特征和变化规律的方法。
• 数学模型的基本类型——
• 确定性数学模型、随机性数学模型、突
变性数学模型、模糊性数学模型。
• 运用数学模型方法的一般步骤——
• 抽取数量关系，建立数学模型；
• 对数学模型求解；
• 对模型的解做出解释和评价，形成对实
际问题的判断或预见。
• 数学统计方法：对大量的随机现象进行有限次
的观测或试验的结果进行数量研究，并依之对
总体的数量规律性做出具有一定可靠性推断的
数学方法。
• 数学实验方法是一种新的科学认识途径。
• 数学实验方法是把计算机技术和数学方法结合
起来，在计算机上对系统的数学模型进行试验，
以求得对原型的规律性的认识的一种数学方法。
• 它是在计算机上以数学方法设计实现的理想实
验。
• 数学实验与一般的实验不同，它是在真实实验
与纯粹的演绎推理之间的一种认识自然规律的
新方法，是用相应的数学语言对客体进行描述
的“实验”。
• 2、系统思维方法
• 系统科学是探索系统的存在方式和运动变化
规律的学科，是对系统本质的正确反映和真
理性认识的知识体系。
• 它已形成一个学科群：系统论、信息论、控
制论、耗散结构理论、协同学、突变理论、
超循环理论、混沌理论、非线性科学、复杂
性科学等。
• 系统思维方法是指20世纪40——90年代出现
的系统科学所采用的一系列方法的总和，包
括系统论方法、控制论方法和信息论方法，
以及自组织理论（耗散结构理论、协同学理
论和超循环理论等）方法。
• （1）系统分析与系统综合相结合的方法
• 一般系统论是奥地利生物学家贝塔朗菲创立
的，其思想源于解释生命现象的有机论观点。
• 系统论方法是把研究对象看成系统，从系统
整体出发，辩证地处理整体与部分、结构与
功能、系统与环境、功能与目标之间的关系，
以实现系统整体最优化的方法。
• 系统论方法应用的原则：既使整体最优，又
不使部分损失过大。
• 系统分析与系统综合相结合的方法
• （2）反馈控制方法
• 控制论是1948年美国数学家维纳创立的。
• 它是研究在动物和机器中通讯和控制的理论。
• 控制论方法是以任何系统的功能行为为目标，通过功能
模拟方法、黑箱方法和反馈控制方法的综合应用，使系
统减熵增序，实现控制，以达到系统目标最优化的方法。
• 反馈控制方法是通过信息的传输、处理与反馈对系统实
施控制的方法。
• 反馈方法：以结果反过来影响进一步产生事物或原因的
思维方法。
• 反馈方法的特点是根据系统过去的操作情况来调整系统
未来的行为，一般是用负反馈来调节和控制系统做合乎
目的的运动。
• 反馈方法具有普遍适用性，适用于工程技术系统、生物
系统、人体系统、社会系统等；它突破线性因果模式，
形成双向因果链的新模式，丰富了因果关系的哲学范畴。
• 反馈方式——
• 正反馈：反馈信号与输入信号相同，对输入起着强化作
用，其结果使系统的功能越来越偏离控制目标，造成系
统的崩溃或解体。
• 负反馈：反馈信号与输入信号相反，对输入起着抑制作
用，其结果使系统的功能日益趋近目标，保持稳定有序
的运行。
• 前反馈：在输出结果刚要发生、尚未实际发生时提前进
行反馈，其具有预测和防范作用。
• 退反馈：它是人在系统中通过自我意识的比较作用，把
行为研究与结构研究结合起来，从全面、综合、更高的
层次上进行的反馈。
• 控制方法：对事物的起因、发展和结果
的全过程进行把握、预测、了解并决定
事物的结果的方法。
• 控制方法的核心是在系统视野中处理好
控制主体与控制客体之间的辩证关系。
• 黑箱是指内部结构和机理尚不清楚，只
能通过外部观测和试验来认识其功能和
性质的系统。
• 黑箱方法是指不打开黑箱而利用外部观测从整体上考
察黑箱的输入和输出信息的动态过程，了解其功能特性，
以探求其内部作用机理和运动规律的一种方法。
• 其根据是结构与功能的内在联系（结构决定功能，是功
能的根据；功能是结构的表现并对结构有反作用。）。
• 其实质是通过研究系统的功能，推测和模拟系统的功能，
进而认识系统的结构。
• 黑箱方法的作用：
• 第一，为研究复杂系统和不能打开、不便打开的黑箱提
供有效的工具；
• 第二，可使黑箱逐步转化成灰箱，进而转化成白箱。
• 功能模拟方法是在不知原型的内部结构和作用机理
的约束条件下，仅根据原型与模型功能行为上的相
似性来实现功能上的模拟的方法。
• 采用功能模拟方法，要尽量做到使模型与原型在功
能上相似，而不必去追求模型在结构上与原型相似。
• 功能模拟方法的步骤——
• 第一，系统地研究原型的功能，把握其主要内容；
• 第二，确立与原型功能相似的模型；
• 第三，进行模拟，成功以后用以说明原型的功能，
并加以应用。
• 功能模拟方法的作用——
• 第一，是认识原型的一种手段，可通过功能模拟
来揭示原型的秘密，代替或增进原型的功能和行
为；
• 第二，可模拟不能接触的事物的功能；
• 第三，可用以仿生学研究，研制某些技术装置代
替自然原型执行某些功能；
• 第四，可用以脑科学与思维科学的研究。
• （3）信息方法
• 信息论是1948年美国数学家申农等人创立的。
• 信息方法是指运用信息的观点，把系统
的运动变化过程看作信息传递和信息转
换的过程，通过对信息流程的前后变化
状态的分析和处理，获得对系统规律性
认识的一种系统科学方法。
• 它以信息的运动作为分析和处理问题的基础，
是一种基于信息的综合研究方法。
• 信息方法的哲学基础是整体思维，有联系转化
的立场。
• 耗散结构理论——
• 耗散结构理论是比利时的物理学家普利
高津在1969年提出的。
• 耗散结构方法是研究一切不同质的系统
如何从无序走向有序，进而产生耗散结
构，使系统具有自组织功能的方法。
• 应用耗散结构方法的原则：
• 开放性原则、非平衡原则、非线性原则、
涨落原则。
•协同学——
• 协同学是德国的物理学家赫尔曼·哈肯
在20世纪70年代初提出的。
• 协同学是研究开放系统在物质流、能量
流、信息流作用下，系统自身要素通过
协同作用自发组织起来，形成一种宏观
有序状态或功能行为的科学理论。
• 协同学方法是以定性与定量相结合的方
式，从度上把握系统如何相干协同，表
现自组织问题的一般方法。
• 超循环理论——
• 超循环理论是德国的生物学家艾根于20
世纪70年代初提出的。
• 超循环：循环的循环或高等循环。
• 在一个反应系列中，如果每一个中间物
都是一个自复制单元，同时又能为下一
个中间物的复制提供催化支持，便形成
了一个超循环。
• 超循环方法是指运用超循环的概念来分
析和解决问题的方法。
• 3、复杂性思维方法
• 20世纪90年代，出现复杂性科学。
• 复杂性科学是以复杂系统、复杂事物作为研究对
象的一系列学科群，包括混沌理论、分形理论、
遗传算法研究、人工生命研究、元胞自动机研究、
突现研究等。
• 复杂性思维把事物本身的复杂性特征凸显出来，
让人们更加认识到事物发展的复杂性状态和性质，
考虑问题的多样性。
• 复杂性思维在面对大数据和云计算处理特征时具
有更强的思维优越性。
• 复杂性思维方法是一种侧重把定性判断
与定量计算、微观分析与宏观分析、还
原论与整体论、科学推理与哲学思辨结
合起来的综合方法。
• 复杂性思维方法的特点：自组织性、多
样性、融贯性、整体性。
• 复杂性思维方法也是集多学科或跨学科
的多维融贯的方法。
